Hernieuwbare energie legt bij overproductie de duimen voor fossiele energie. Dat tij moet keren.

De wereldwijde energietransitie is in volle gang. Fossiele energie zal op termijn de duimen moeten leggen voor hernieuwbare alternatieven. Kerncentrales zullen ruimte maken voor onder meer windmolenparken op zee, windturbines op land en zonnepanelen. Een constante aanvoer van elektriciteit op het net wordt vervangen door pieken en dalen. Want als de wind hard waait, is er veel energie.

Waait de wind niet, dan is er niets. En dat geldt net zo voor de zon. Bovendien gebeurt de elektriciteitsopwekking op veel verschillende en kleinere locaties vergeleken met de opwekking in kern- en gascentrales. Dit creëert bijzondere uitdagingen voor het elektriciteitsnetwerk. Het moet sterk evolueren en omgaan met een zwaartepunt dat verschoven is naar de kust. Daar waar bijvoorbeeld offshore windparken enorm veel elektriciteit injecteren.

Van zee naar land
In België is er momenteel een productiecapaciteit van ongeveer 2,3 GW uit offshore wind op zee. Dat is goed voor 2,2 miljoen gezinnen, of ongeveer de helft van het residentiële elektriciteitsverbruik in België. Het grootste deel van deze elektriciteit komt aan land via het hoogspanningsstation ‘Stevin’ in Zeebrugge. En er zijn plannen om deze capaciteit uit te breiden met nog eens 2,1 GW aan offshore wind productiecapaciteit. Bijna een verdubbeling.

In een standaard windmolenpark op zee - met een capaciteit van 200 à 300 MW - wordt de opgewekte elektriciteit door de turbines gecollecteerd in een hoogspanningsstation op zee. Daar wordt de elektriciteit opgetransformeerd naar de netspanning, bijvoorbeeld van 33 of 66 KV naar 150 of 220 KV. Dit hoogspanningsstation wordt dan gekoppeld met het elektriciteitsnetwerk aan land via onderzeese exportkabels. In België wordt dit netwerk beheerd door Elia, maar zo heeft elk land een eigen operator.
Vooraleer het windpark aangesloten wordt op het transmissienetwerk moet het aan zeer strenge regels voldoen, de zogenaamde gridcode. De kwaliteit en veiligheid van de geleverde elektriciteit is immers cruciaal.

Complex beheer van het elektriciteitsnetwerk
Het elektriciteitsnetwerk op het land moet op specifieke plaatsen worden versterkt om de veiligheid en betrouwbaarheid van het elektriciteitstransport te garanderen. Hiervoor worden ingrijpende infrastructuurprojecten uitgevoerd. In België lopen zo het Ventilus project en het Boucle De Hainaut project ter versterking van het onshore grid, maar zo lopen er wereldwijd projecten. Ook de installatie van grote interconnectoren tussen de elektriciteitsnetwerken van verschillende Europese landen spelen een essentiële rol in het verdelen van de belasting op het net: aanvoer bij schaarste en afvoer bij overproductie. Denk maar aan de NEMO-link tussen België en Groot-Brittannië en het ALEGRO-project dat België met Duitsland verbindt. Al te vaak horen we nog dat op momenten met veel wind de productie van de offshore windparken tijdelijk werd teruggeschroefd, omdat de elektriciteitsproductie in ons land op dat ogenblik het gebruik ver oversteeg. Een kerncentrale kan je namelijk niet zomaar even stilleggen.

Smartgrids
De zon- en windenergieproductie is redelijk onvoorspelbaar, kan grillig zijn en loopt vaak niet samen met de vraag naar elektriciteit. Hernieuwbare energieproducenten en netwerkbeheerders moeten dus samenwerken aan nieuwe digitale technologieën en slimme netten om een efficiënt transport van elektriciteit, geproduceerd door een mix aan technologieën, op een variëteit aan plaatsen, naar de gebruikers mogelijk te maken. Het afstemmen van verbruik en opwekking van elektriciteit vraagt ook een zekere sensibilisering van de bevolking en industrie.

Schaalgrootte van valmeren, batterijpakketten en waterstofproductie
Een belangrijke factor in het afstemmen van verbruik en opwekking van elektriciteit is de ontwikkeling van technologie die grootschalige energieopslag mogelijk maakt. In die schaalgrootte zit echt de innovatieve uitdaging. Niet elk land heeft zoals Noorwegen de mogelijkheid om veel energie op te slaan in grote meren en aan te spreken via waterkrachtcentrales in tijden van grote vraag.

Er werd reeds gedacht aan ‘valmeren op zee’ waarbij een bassin zou worden leeggepompt met een overschot aan goedkope elektriciteit en waarbij waterkrachtturbines elektriciteit zouden kunnen opwekken op de piek-belastinguren.

Ook wordt er druk gezocht om de efficiëntie en opslagcapaciteit van grote batterijsystemen, die soms reeds bij windparken worden geïnstalleerd, fors op te drijven. Op dit moment heeft zo’n Battery Energy Storage System (BESS) 100 of zelfs 150 MWh capaciteit. Een standaard windmolenpark met een vermogen van 300 MW kan die batterij dus in een half uur laden. Die batterij dient dus eerder om bij ramp ups en ramps down – het plots en drastisch gaan liggen of opkomen van de wind – het piekeffect op het net te bufferen. Zo’n piekeffect is immers heel slecht voor de stabiliteit van je elektriciteitsnet. De huidige batterijsystemen verzachten deze overgang. Maar als je met zo’n batterijsysteem een groot deel van het vermogen van het windmolenpark voor 4 uur of langer wil compenseren spreek je over gigantische batterijpakken. Om het even kort door de bocht te vergelijken: een Tesla heeft een accucapaciteit van ongeveer 100 kWh.

Een derde manier om een overschot aan elektriciteit te benutten is het te gebruiken om waterstof te maken wat dan op zijn beurt kan worden opgeslagen of gebruikt als brandstof. Kortom, de uitdagingen van de globale energietransitie zijn er en Jan De Nul Group zet er graag mee de tanden in."

Changhua

Changhua windmolenpark in Taiwan

Voor het Changhua windmolenpark in Taiwan was het Offshore Renewables Electrical department van Jan De Nul Group verantwoordelijk voor de volledige elektrische scope van het project, inclusief alle elektrische componenten van de offshore structuren en de koppeling van het windmolenpark aan het elektriciteitsnet op land.